Förstå frihjulsdrift vid analys av roterande maskiner

Anordningar

Bärbar balanserare & vibrationsanalysator Balanset-1A

$2,358.31

Delar

Vibrationssensor

$107.47

Delar

Optisk sensor (laservarvtalsmätare)

$148.07

Anordningar

Balanset-4

$8,123.32

Delar

Magnetiskt stativ i storlek 60 kgf

$54.93

Delar

Reflekterande tejp

$11.94

Anordningar

Dynamisk balanserare "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definition: Vad är Coastdown?

Coastdown (även kallad nedbromsning eller retardation) är processen att låta en roterande maskin sakta ner från driftshastighet till stopp utan att aktiv bromsning tillämpas, och förlita sig på naturlig retardation från friktion, vindkraft och andra förluster. I samband med rotordynamik och vibrationsanalys, ett coachdown-test är en diagnostisk procedur där vibration Data registreras kontinuerligt medan maskinen retarderar, vilket ger värdefull information om kritiska hastigheter, naturliga frekvenser, och systemets dynamiska egenskaper.

Frihjulsprovning är ett grundläggande verktyg för driftsättning av ny utrustning, felsökning av vibrationsproblem och validering av rotordynamiska modeller.

Syfte och tillämpningar

1. Identifiering av kritisk hastighet

Det primära syftet med frihjulstestning är att identifiera kritiska hastigheter:

• När hastigheten minskar genom varje kritisk hastighet, når vibrationsamplituden toppar
• Toppar i amplitud vs hastighetsdiagram markerar kritiska hastigheter
• Medföljande 180° fas förskjutning bekräftar resonans
• Flera kritiska hastigheter kan identifieras i ett enda test

2. Mätning av naturlig frekvens

Kritiska hastigheter motsvarar naturliga frekvenser:

• Första kritiska hastigheten inträffar vid första naturliga frekvensen
• Andra kritiska vid andra naturliga frekvensen, etc.
• Ger experimentell verifiering av analytiska förutsägelser
• Används för att validera finita elementmodeller

3. Bestämning av dämpning

Skärpan hos resonanstopparna avslöjar systemet dämpning:

• Skarpa, höga toppar indikerar låg dämpning
• Breda, låga toppar indikerar hög dämpning
• Dämpningsförhållandet kan beräknas från toppbredd och amplitud
• Avgörande för att förutsäga vibrationsnivåer under framtida drift

4. Bedömning av obalansfördelning

• Fasförhållanden vid kritiska hastigheter avslöjar obalans distribution
• Kan identifiera statisk kontra parobalans
• Hjälper till att planera balanseringsstrategi

Procedur för frihjulstest

Förberedelse

1. Installera sensorer: Plats accelerometrar eller hastighetsgivare vid lagerpositioner i horisontell och vertikal riktning
2. Installera varvräknare: Optisk eller magnetisk sensor för att spåra rotationshastighet och ge fasreferens
3. Konfigurera datainsamling: Ställ in kontinuerlig inspelning med tillräcklig samplingsfrekvens
4. Definiera hastighetsområde: Typiskt intervall från driftshastighet ner till 10-20% driftshastighet eller tills maskinen stannar

Utförande

1. Stabilisera vid driftshastighet: Kör med normal hastighet tills termisk jämvikt och konstant vibration uppnås.
2. Initiera Coastdown: Koppla bort drivkraften (motor, turbin, etc.) och tillåt naturlig retardation
3. Kontinuerlig övervakning: Registrera vibrationsamplitud, fas och hastighet under hela retardationen
4. Säkerhetsövervakning: Var uppmärksam på kraftiga vibrationer som indikerar oväntade resonanser eller instabiliteter
5. Fullständig retardation: Fortsätt inspelningen tills maskinen stannar eller når den lägsta aktuella hastigheten

Parametrar för datainsamling

• Samplingsfrekvens: Tillräckligt hög för att fånga alla intressanta frekvenser (vanligtvis 10–20× maximal frekvens)
• Varaktighet: Beror på rotorns tröghet – kan vara 30 sekunder till 10 minuter
• Mått: Vibrationsamplitud, fas, hastighet vid alla sensorplatser
• Synkron sampling: Data samplad med konstanta vinkelökningar för ordningsanalys

Dataanalys och visualisering

Bode-plott

Standardvisualiseringen för kustdata är Bode-diagrammet:

• Övre tomt: Vibrationsamplitud kontra hastighet
• Nedre tomt: Fasvinkel kontra hastighet
• Kritisk hastighetssignatur: Amplitudetopp med motsvarande 180° fasförskjutning
• Flera tomter: Separata diagram för varje mätplats och riktning

Vattenfallstomt

Vattenfallstomter tillhandahålla 3D-visualisering:

• X-axel: Frekvens (Hz eller ordningar)
• Y-axel: Hastighet (varv/min)
• Z-axel (färg): Vibrationsamplitud
• 1× Komponent: Visas som diagonal linjespårning med hastighet
• Naturliga frekvenser: Visas som horisontella linjer (konstant frekvens)
• Korsningspunkter: Där 1× linjen korsar den naturliga frekvenslinjen = kritisk hastighet

Polardiagram

• Vibrationsvektorer plottade vid flera hastigheter
• Karaktäristiskt spiralmönster när hastigheten minskar genom kritiska hastigheter
• Fasförändringar tydligt synliga

Coastdown kontra Runup-testning

Fördelar med kustnedstigning

• Ingen extern strömförsörjning krävs: Koppla bara bort drivningen och låt maskinen glida ur
• Långsammare inbromsning: Mer tid vid varje hastighet, bättre upplösning
• Säkrare: Systemet förlorar naturligt energi snarare än att återvinna den
• Mindre stress: Kritiska hastigheter passerade med minskande energi

Fördelar med uppkörning

• Kontrollerad acceleration: Kan kontrollera hastigheten genom kritiska hastigheter
• Del av normal uppstart: Data som samlats in under rutinmässig uppstart
• Aktiva förhållanden: Processbelastningar närvarande, mer representativa för driften

Jämförelseöverväganden

• Temperatureffekter: Uppkörning utförd kall; frihjulsdrift från varma driftsförhållanden
• Lagerstyvhet: Kan skilja mellan varmt (avstängning) och kallt (uppströmning)
• Friktion och dämpning: Temperaturberoende, påverkar toppamplituder
• Datajämförelse: Skillnader mellan data för uppkörning och frihjulsdrift kan avslöja termiska effekter eller belastningseffekter

Applikationer och användningsfall

Idrifttagning av ny utrustning

• Verifiera att kritiska hastigheter matchar designförutsägelser
• Bekräfta tillräckliga separationsmarginaler
• Validera rotordynamiska modeller
• Fastställ baslinjedata för framtida referens

Felsökning av vibrationsproblem

• Avgör om höga vibrationer är hastighetsrelaterade (resonans)
• Identifiera tidigare okända kritiska hastigheter
• Bedöm effekterna av modifieringar eller reparationer
• Skilj resonans från andra vibrationskällor

Balanseringsförfaranden

• För flexibla rotorer, kustavstängning identifierar vilka transportsätt som behöver balanseras
• Bestämmer lämpliga balanseringshastigheter
• Verifierar förbättring efteråt modal balansering

Ändringsverifiering

• Verifiera kritiska hastighetsförändringar efter lagerbyten
• Efter förändringar i massa eller styvhet, bekräfta förutspådda förändringar i naturlig frekvens
• Jämför data före/efter kustavstängning för att kvantifiera förbättringen

Bästa praxis för Coastdown-testning

Säkerhetsöverväganden

• Se till att all personalmedvetenhetstest pågår
• Övervaka vibrationer noggrant för oväntade resonanser
• Ha nödavstängningsfunktion tillgänglig
• Rengör området runt utrustningen under testet
• Om kraftiga vibrationer uppstår, överväg nödstopp snarare än att slutföra utrullning

Datakvalitet

• Tillräcklig retardationshastighet: Inte för snabb (otillräckliga datapunkter vid varje hastighet) eller för långsam (termiska förändringar under testet)
• Stabila förhållanden: Minimera förändringar i processvariabler under testning
• Flera körningar: Utför 2–3 utrullningar för verifiering av repeterbarhet
• Alla mätplatser: Registrera data vid alla lager samtidigt

Dokumentation

• Registrera driftsförhållanden (temperatur, belastning, konfiguration)
• Registrera kompletta vibrations- och hastighetsdata
• Generera standardanalysdiagram (Bode, vattenfall, polar)
• Identifiera och markera alla kritiska hastigheter som hittats
• Jämför med designförutsägelser eller tidigare testdata
• Arkivera data för framtida referens

Tolkning av resultat

Identifiera kritiska hastigheter

• Leta efter amplitudetoppar i Bode-diagrammet
• Bekräfta med 180° fasförskjutning
• Notera hastigheten vid vilken toppen inträffar
• Beräkna separationsmarginalen från driftshastigheten

Bedömning av svårighetsgrad

• Toppamplitud: Hur högt når vibrationen vid kritisk hastighet?
• Maximal skärpa: Skarp topp indikerar låg dämpning, potentiellt problem
• Operativ närhet: Hur nära är driftshastigheten kritiska hastigheter?
• Godtagbarhet: Kräver vanligtvis ±15-20% separationsmarginal

Avancerad analys

• Extrahera lägesformer från flerpunktsmätningar
• Beräkna dämpningsförhållanden från toppkarakteristiken
• Identifiera framåtriktade kontra bakåtriktade virvellägen
• Jämför med Campbell-diagrammet förutsägelser

Frihjulsprovning är ett viktigt diagnostiskt verktyg inom rotordynamik, vilket ger empiriska data som kompletterar analytiska förutsägelser och avslöjar det faktiska dynamiska beteendet hos roterande maskiner under verkliga driftsförhållanden.

---

← Tillbaka till huvudmenyn